Niezwykła Tatooine na 300-letniej orbicie

Planeta uformowała się 50 milionów lat po wyginięciu dinozaurów – w kosmicznej skali jest niezwykle młoda.

Astronomowie znaleźli ciekawą planetę pozasłoneczną, krążącą wokół układu podwójnego, czyli pary (w tym przypadu dodatkowo niemal identycznych) gwiazd. To najbliżej położona względem swoich gwiazd egzoplaneta w układzie podwójnym, jaką udało się bezpośrednio sfotografować. Puszczając wodze fantacji, widok jej nieba mógłby przypominać słynną scenę z Gwiezdnych wojen: dwa słońca zachodzące nad horyzontem planety Tatooine, rodzinnego świata Luke’a Skywalkera.

Odkrycie było możliwe dzięki instrumentowi Gemini Planet Imager (GPI), który pracował w latach 2014–2022 na teleskopie Gemini South. Następnie został przeniesiony na Uniwersytet Notre Dame w stanie Indiana, gdzie przeszedł gruntowną modernizację i oddanie do użytku nowej wersji systemu – GPI 2.0. Po zakończeniu prac, planowanych na przyszły rok, instrument trafi na teleskop Gemini North na szczycie Mauna Kea na Hawajach, gdzie będzie kontynuował poszukiwanie odległych światów.

Planeta, nazwana HD 143811 AB b, krąży wokół dwóch gwiazd: HD 143811 A i HD 143811 B. „AB” w oznaczeniu jest oczywiście nawiązaniem do jej dwóch gwiazd. Układ znajduje się w odległości około 446 lat świetlnych od Ziemi. Dla astronomów to odkrycie jest szczególnie ważne, bo planety krążące wokół gwiazd podwójnych należą do rzadkości: HD 143811 AB b daje nam unikalną możliwość badania zarówno dynamiki orbitalnej w takich układach, jak i procesów związanych z powstawaniem planet.

Egzoplaneta znajduje się aż sześć razy bliżej swoich gwiazd macierzystych niż jakakolwiek inna planeta w układzie podwójnym, którą udało się uchwycić na zdjęciach. Mimo tej pozornej bliskości rok na niej jest niezwykle długi – jedno okrążenie wokół obu gwiazd trwa tam aż 300 razy dłużej niż rok na Ziemi.

Spośród około 6000 znanych obecnie egzoplanet tylko niewielki odsetek krąży wokół par gwiazd, a zaledwie kilka z nich udało się zobrazować bezpośrednio. W tym przypadku dysponujemy jednak nie tylko obrazem planety, ale i całego układu podwójnego. To interesujące, ponieważ jest to jedyny typ układu planetarnego, w którym można jednocześnie śledzić ruch obu gwiazd oraz ich planety.

Zdjęcie poklatkowe egzoplanety HD 143811 AB b krążącej wokół swoich dwóch (!) gwiazd macierzystych. (Jason Wang/Northwestern University).

Choć HD 143811 AB b jest dla naukowców sporą sensacją, nie do końca można ją nazwać „nowo odkrytą”. Zespół natrafił na nią w archiwalnych danych sprzed niemal dekady, zebranych przez teleskop Gemini South i wspomniany już instrument GPI specjalizujący się w bezpośrednim obrazowaniu egzoplanet z użyciem koronografu – urządzenia blokującego oślepiające światło pobliskich gwiazd. Dzięki temu możliwe jest uchwycenie znacznie słabszych planet krążących wokół jasnych „słońc”. Dodatkowo GPI wykorzystuje optykę adaptacyjną, która koryguje zniekształcenia obrazu wywołane przez ziemską atmosferę, pozwalając uzyskać wyraźniejsze zdjęcia. Odkrycie nastąpiło, gdy naukowcy postanowili ponownie przeanalizować dane z GPI przed rozpoczęciem nowej fazy tego projektu, GPI 2.0. Sami przyznali, że początkowo nie spodziewano się w tych danych nowych planet.

W zbiorze danych pojawiło się jednak coś ciekawego – słabo widoczny obiekt podążający za ruchem jednej z gwiazd. Gwiazdy nie pozostają w miejscu w galaktyce, są w ciągłym roku wokół jej centrum. Jeśli planeta jest grawitacyjnie związana z gwiazdą, będzie się poruszała wraz z nią. Czasami, gdy ponownie obserwujemy jakąś „planetę”, okazuje się, że wcale nie porusza się ona wraz z gwiazdą, i wtedy wiemy, że była to tylko gwiazda, która przypadkowo znalazła się w kadrze. Jeśli jednak oba obiekty spójnie przemieszczają się razem, wiemy już, że to faktycznie nowo odkryta planeta. Astronomowie potrafią też odróżnić światło pochodzące bezpośrednio od gwiazdy od światła odbijanego przez jej planetę. I właśnie dzięki takim testom udało się ustalić, że HD 143811 AB b jest egzoplanetą, którą GPI po raz pierwszy uchwycił już w 2016 roku, ale została wówczas przeoczona przez astronomów.

Astronomowie ustalili nieco więcej na temat HD 143811 AB b. Jest to prawdziwy olbrzym – planeta ma masę sześć razy większą niż Jowisz. Jej wiek oszacowano na zaledwie 13 milionów lat, co na pierwszy rzut oka może wydawać się długim okresem czasu. Jednak, dla porównania, Ziemia istnieje już od około 4,6 miliarda lat, a od wyginięcia dinozaurów minęło zaledwie 50 milionów lat. Planeta jest więc bardzo młoda: tak bardzo, że wciąż zachowuje część ciepła pozostałego po jej formowaniu.

Nie tylko ona znajduje się bardzo blisko swoich gwiazd – również same gwiazdy krążą wokół siebie w niewielkiej odległości, kończąc pełen obieg orbitalny w zaledwie 18 ziemskich dni. Mimo tak zwartej konfiguracji układu planeta HD 143811 AB b potrzebuje aż 300 lat ziemskich na jedno okrążenie swoich słońc. To dłużej nawet niż rok na Plutonie (248 lat).

Naukowcy wciąż nie wiedzą, w jaki sposób planeta zdołała powstać i przetrwać w tak złożonym środowisku. Mechanizm ten pozostaje zagadką, tym bardziej że znamy dopiero kilkadziesiąt planet pozasłonecznych w układach podwójnych. To za mało, by uzyskać pełen obraz procesów prowadzących do narodzin planet w tych warunkach. Wyjaśnienie może wymagać dalszych obserwacji HD 143811 AB.

Czytaj więcej: